CN112015211A

CN112015211A - 一种电动汽车高压ptc加热器的控制系统及其控制方法

Info

Publication number: CN112015211A
Application number: CN202010896366.7A
Authority: CN
Inventors: 田春辉
Original assignee: Wuhu Skylark Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Wuhu Skylark Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2020-08-31
Filing date: 2020-08-31
Publication date: 2020-12-01

Abstract

本发明公开了一种电动汽车高压PTC加热器的控制系统及其控制方法，涉及电动汽车加热器技术领域，该控制系统包括MCU模块、隔离转换模块、通讯模块、AD采样模块和IGBT驱动输出模块；本发明可对冲击电流和功率进行控制，避免大电流对整车供电系统的冲击，实现对PTC加热器功率的精确控制；控制系统采用出水温度作为控制目标，输出功率仅作为过程变量，通过PID算法实现对出水温度的精确控制，满足空调和热管理系统的加热需求。

Description

一种电动汽车高压PTC加热器的控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及电动汽车加热器技术领域，特别是涉及一种电动汽车高压PTC加热器的控制系统及其控制方法。

背景技术

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。目前，采用锂电池提供动力源的电动汽车越来越普及，电动汽车由于没有发动机冷却液提供热源，乘员舱普遍采用PTC风暖加热器或PTC水暖加热器供暖，另外，动力电池在低温工况下需要预热，用水暖加热器同时给空调舱供暖和动力电池预热的方式受到越来越多整车厂的采用。但是，传统大功率的PTC加热器一般采用继电器分档控制，这样存在启动电流大和功率控制精度不高的问题；且现有技术仅仅实现了对PTC加热器功率的控制，无法满足整车系统的使用需求。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种电动汽车高压PTC加热器的控制系统及其控制方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种电动汽车高压PTC加热器的控制系统，该控制系统包括MCU模块、隔离转换模块、通讯模块、AD采样模块和IGBT驱动输出模块，所述隔离转换模块包括DC-DC和高低压隔离电路；所述DC-DC将车载12V电源转换成5V和15V分别为MCU模块和IGBT驱动输出模块供电，所述高低压隔离电路用于隔离低压控制和高压输出部分；所述通讯模块用于和VCU或空调ECU进行通讯；所述AD采样模块用于进水温度、出水温度、IGBT温度、控制板温度、高电压、低电压和电流进行采样；所述IGBT驱动输出模块包括IGBT驱动芯片和IGBT，IGBT驱动芯片信号输入端为MCU模块输出的PWM信号，IGBT驱动芯片信号输出端与IGBT相连，通过输出PWM信号占空比来调节IGBT占空比来控制电热单元功率，IGBT输入端与高压正极相连，IGBT输出端与电热单元相连，用于加热器的高压输入。

优选的，所述通讯模块为CAN通讯或LIN通讯。

一种电动汽车高压PTC加热器控制系统的控制方法，该控制方法的步骤为：

(1)对控制系统进行上电初始化；

(2)采集进水温度、出水温度、IGBT温度、控制板温度、高电压、低电压和电流值信号，并读取CAN总线信息；

(3)当接收到CAN总线上加热器开启使能信号并且目标出水温度大于当前实际出水温度时，根据目标出水温度与实际出水温度的差值进行PID控制，输出PWM信号控制IGBT输出占空比加热单元进行加热；

(4)当检测到IGBT温度高于110℃时，停止IGBT功率输出，当检测到IGBT温度降低至100℃时，恢复IGBT功率输出；

(5)当检测到进水温度高于100℃时，停止IGBT功率输出，当检测到进水温度降低至90℃时，恢复IGBT功率输出。提供功率输出失效保护策略。

优选的，控制方法基于目标出水温度通过PID算法控制IGBT输出功率。

本发明的有益效果在于：本发明可对冲击电流和功率进行控制，避免大电流对整车供电系统的冲击，实现对PTC加热器功率的精确控制；通过CAN总线与汽车空调控制器或VCU进行通讯，并采用IGBT，能够更好的控制PTC加热；隔离转换模块能够将车载12V电源电压转换成5V和15V分别为MCU模块和IGBT驱动输出模块供电，并将低压部分与高压部分进行隔离；AD采样模块通过采集进水温度、出水温度、IGBT温度、输出电压和电流，当产生过温、过压或过流时，关闭加热功能，保证系统稳定可靠的运行；控制系统采用出水温度作为控制目标，输出功率仅作为过程变量，通过PID算法实现对出水温度的精确控制，满足空调和热管理系统的加热需求。

附图说明

图1为本发明的控制系统原理示意图；

图2为本发明的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，本发明的控制系统包括MCU模块、隔离转换模块、通讯模块、AD采样模块和IGBT驱动输出模块。隔离转换模块包括DC-DC和高低压隔离电路。DC-DC将车载12V电源转换成5V和15V分别为MCU模块和IGBT驱动输出模块供电。高低压隔离电路用于隔离低压控制和高压输出部分。通讯模块用于和VCU或空调ECU进行通讯。通讯模块为CAN通讯或LIN通讯。AD采样模块用于进水温度、出水温度、IGBT温度、控制板温度、高电压、低电压和电流进行采样。IGBT驱动输出模块包括IGBT驱动芯片和IGBT。IGBT驱动芯片信号输入端为MCU模块输出的PWM信号，IGBT驱动芯片信号输出端与IGBT相连，通过输出PWM信号占空比来调节IGBT占空比来控制电热单元功率。IGBT输入端与高压正极相连，IGBT输出端与电热单元相连，用于加热器的高压输入。

如图2所示，本发明还包括电动汽车高压PTC加热器控制系统的控制方法，该控制方法的步骤为：(1)对控制系统进行上电初始化。(2)采集进水温度、出水温度、IGBT温度、控制板温度、高电压、低电压和电流值信号，并读取CAN总线信息。(3)当接收到CAN总线上加热器开启使能信号并且目标出水温度大于当前实际出水温度时，根据目标出水温度与实际出水温度的差值进行PID控制，输出PWM信号控制IGBT输出占空比加热单元进行加热。(4)当检测到IGBT温度高于110℃时，停止IGBT功率输出，当检测到IGBT温度降低至100℃时，恢复IGBT功率输出。(5)当检测到进水温度高于100℃时，停止IGBT功率输出，当检测到进水温度降低至90℃时，恢复IGBT功率输出，提供功率输出失效保护策略。控制方法基于目标出水温度通过PID算法控制IGBT输出功率。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围。本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形。本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种电动汽车高压PTC加热器的控制系统，其特征在于：该控制系统包括MCU模块、隔离转换模块、通讯模块、AD采样模块和IGBT驱动输出模块，所述隔离转换模块包括DC-DC和高低压隔离电路；所述DC-DC将车载12V电源转换成5V和15V分别为MCU模块和IGBT驱动输出模块供电，所述高低压隔离电路用于隔离低压控制和高压输出部分；所述通讯模块用于和VCU或空调ECU进行通讯；所述AD采样模块用于进水温度、出水温度、IGBT温度、控制板温度、高电压、低电压和电流进行采样；所述IGBT驱动输出模块包括IGBT驱动芯片和IGBT，IGBT驱动芯片信号输入端为MCU模块输出的PWM信号，IGBT驱动芯片信号输出端与IGBT相连，通过输出PWM信号占空比来调节IGBT占空比来控制电热单元功率，IGBT输入端与高压正极相连，IGBT输出端与电热单元相连，用于加热器的高压输入。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车高压PTC加热器的控制系统，其特征在于：所述通讯模块为CAN通讯或LIN通讯。

3.一种用于权利要求1所述电动汽车高压PTC加热器控制系统的控制方法，其特征在于：该控制方法的步骤为：

(1)对控制系统进行上电初始化；

(5)当检测到进水温度高于100℃时，停止IGBT功率输出，当检测到进水温度降低至90℃时，恢复IGBT功率输出。

4.根据权利要求3所述的一种电动汽车高压PTC加热器控制系统的控制方法，其特征在于：控制方法基于目标出水温度通过PID算法控制IGBT输出功率。